QNX微内核介绍

1万 · 2022-9-19 16:09

QNX微内核介绍
QNX采用微内核结构，也就是说，内核非常非常非常小。这样一方面启动速度非常快，另一方面安全性稳定性大大提高。
QNX构架是有一个微型内核，然后又包含许多相关进程。这样的好处是，即使有一个进程出错，也不会影响内核。
各个服务进程以及应用进程之间通过内部进程通信IPC的方式进行沟通，如下图:

Threads run code, Processes own resources

1万 · 2022-9-19 16:12

1. 进程PID
进程包含自己的一些资源，比如说ID, 内存(代码和数据)，计时器，等等…, 并且这些资源是被保护的，也就是说其他进程不能访问

进程API

fork(), exec(), spawn(), spawn(), posix_spawn()**

fork

1万 · 2022-9-19 16:15

2. 线程TID

一个线程就是一个执行流或者控制流。
它也有一些属性，比如：优先级，调度算法，寄存器集合，CPU掩码（用于多核应用),…

一个Process里的Threads都有属于自己的内存地址(虚拟地址), 其他资源都是共享的

每一个thread都有一个最大体积,也不是每一个都需要分配物理内存

1万 · 2022-9-19 16:17

线程API

pthread_create() 创建线程, 返回tid,
pthread_attr_init() 设置线程的default值

如果想设置thread优先级和调度算法:

复制

param.sched_priority = 15; %优先级值为15

pthread_attr_setschedparam (&attr, ¶m); %给该thread设定优先级

pthread_attr_setschedpolicy (&attr, SCHED_RR); %设定调度算法为Round-Robin

Process里面，第一个thread就是main thread, 因为它调用了整个process的main()函数. 如果exit()被调用，那么整个process就结束死亡了,所有的相应的资源(内存，channels等)都会被释放或清理

同样的道理，如果在一个thread里，如果pthread_exit()被调用了，那么thread也就会结束死亡。

1万 · 2022-9-19 16:20

3. Synchronization
multi-threads引入了新的问题,比如公用内存空间,多个线程同时写入会相互覆盖对方的值,读取时页不知道什么时候时稳定的有效数据.
所以我们需要同步机制 Synchronization来协调管理

3.1 **Mutual exclusion (Mutex) **
Mutual exclusion (缩写Mutex)意味着只有一个thread在某一时间里可以执行某段重要的代码段，或者读写一些特别的数据
一个形象的比喻:
把厕所空间比喻成内存空间，每次只能进去一个人，里面有人的时候，其他人就不能进去了。这代表一个thread使用某些共享内存时，其他线程必须等它结束，才能使用这一块内存. 问题是如何防止别人也同时进去呢？

一个防止他人进入的简单方法，就是门口加一把锁。先到的人锁上门，后到的人看到上锁，就在门口排队，等锁打开再进去。这就叫"互斥锁"（Mutual exclusion，缩写 Mutex），防止多个线程同时读写某一块内存区域。
Mutex就是一个process内的对于所有threads来说的全局0/1变量，你要锁的时候就把这个全局变量Mutex设置为1，其他的thread读到这个Mutex的时候就知道你在使用，就停下来等，知道你用完了把Mutex设置回0，然后别的进程才可以进去用
当然一旦锁定了Mutex，该thread的优先级就会上升。因为系统当然希望这个thread赶紧运行完毕，毕竟不能占着茅坑不拉屎。

3.2 条件锁 Condvars
光有互斥锁还是不够，最好有一把聪明的互斥锁。比如说，只有满足了某种条件（收到某种信号）的情况下，才能解锁。这样就会更高效的执行程序功能

1万 · 2022-9-19 16:21

Kernel

核心模块,因为他,系统的各个模块可以协作. 其他程序可以通过kernel call的方式来调用kernel模块,

Kernel call 采用抢占方式(pre-emptable) 被调用, 好处是,响应新的事件速度会很快,但是要花更多的事件去回复原来被打断的kernel call.
内核可以提供不同的服务, 比如: 同步, 时钟, 进程间通信,调度 …

1万 · 2022-9-19 16:23

Kernel 提供的进程间的通信方式

Messages 进程间交换信息
Pluses 传递通知给进程
Signals 中断进程,让它做别的事情

事实上，kernel可以被想象成一个library, 并没有一直不停运行的循环进程. 只有在被调用的时候才运行

1万 · 2022-9-19 16:24

Process Manager

procnto = Process manager + Micarokernel

Process Manager提供服务包括:

捆绑一组threads一起进入process
内存保护,内存空间管理, QNX使用虚拟内存地址
路径名管理
Process创建和结束

1万 · 2022-9-19 16:25

Scheduling 调度

Thread有两个状态: blocked 和 runnable
Thread有优先级: 0-255, kernel总是选择优先级最高的thrad来执行
Thread有属于自己的调度算法: Round-robin(轮询), FIFO …

Round-robin 该术语来源于含义为“带子”的法语词ruban，久而被讹用并成为惯用语。在17、18世纪时法国农民希望以**的方式**国王时，通常君主的反应是将**书中最前面的两至三人逮捕并**，所以很自然地没有人希望自己的名字被列在前面。为了对付这种专制的报复，人们在**书底部把名字签成一个圈（如同一条环状的带子），这样就找不出打头的人，于是只能对所有参与者进行同样的惩罚。

1万 · 2022-9-19 16:25

Resource Manager
资源管理器,提供POSIX规范的接口来管理资源. 比如open文件,read文件,write文件…

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